吉林省農(nóng)業(yè)委員會(huì) 陳巳

　　我國(guó)加入WTO后面臨著日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，千家萬(wàn)戶(hù)的小農(nóng)生產(chǎn)與國(guó)際現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的對(duì)接給我們發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。黨的十六屆五中全會(huì)提出了建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的重大任務(wù)，給我們建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了更高的要求。發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)是支撐。推進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)管理現(xiàn)代化，必須應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化。當(dāng)前，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）的成功應(yīng)用和與計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合構(gòu)成了現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，加上覆蓋農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)(AES)，組成了具有強(qiáng)大科技推動(dòng)力的農(nóng)業(yè)信息“4S系統(tǒng)”，為新時(shí)期新階段轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)方式、建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　一、GIS及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

　　GIS是地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）的英文的縮寫(xiě)。GIS是隨著地理科學(xué)、信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的新學(xué)科，GIS主要通過(guò)對(duì)一定空間和地理相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集采集、圖形和圖象數(shù)字化、儲(chǔ)存管理、查詢(xún)檢索、分析處理，向人們提供、描述和輸出特定的空間和地理的相關(guān)信息，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生活服務(wù)。

　　目前GIS已在資源開(kāi)發(fā)、土地管理勘測(cè)、環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃建設(shè)、農(nóng)作物布局和產(chǎn)量調(diào)查、交通運(yùn)輸、通訊導(dǎo)航、能源地圖測(cè)繪、林業(yè)生產(chǎn)、自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與評(píng)估、金融保險(xiǎn)、石油與天然氣勘查和軍事等方面得到了具體應(yīng)用。

　　GIS在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是：運(yùn)用各種航天航空遙感數(shù)據(jù)、經(jīng)計(jì)算機(jī)處理提取各種農(nóng)業(yè)信息，制成各種用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的因素圖。如農(nóng)業(yè)土地利用圖、農(nóng)田坡度坡向圖、土壤水土侵蝕圖、自然植被分布圖、經(jīng)濟(jì)作物分布圖、水利設(shè)施分布圖、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)圖等等。如果把當(dāng)?shù)氐淖魑锝Y(jié)構(gòu)、土壤類(lèi)型、肥力因素、氣象條件、化學(xué)投入品、農(nóng)業(yè)機(jī)械、病蟲(chóng)草鼠害消長(zhǎng)等方面的數(shù)據(jù)和資料加進(jìn)去，經(jīng)過(guò)GIS進(jìn)行分析、整合后，可以對(duì)一定區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物發(fā)展規(guī)劃和種植結(jié)構(gòu)、耕地和土壤的分類(lèi)利用、化肥和農(nóng)藥投入的種類(lèi)和數(shù)量、農(nóng)作物病蟲(chóng)草鼠害的防控、干旱洪澇等農(nóng)業(yè)災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防控、農(nóng)作物產(chǎn)量的分析與預(yù)測(cè)、草原載畜數(shù)量種類(lèi)及草場(chǎng)建設(shè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械種類(lèi)和數(shù)量的配備、農(nóng)田水土保持和面源污染控制、高效精細(xì)農(nóng)業(yè)的建設(shè)、農(nóng)田水利設(shè)施的布局和建設(shè)等等進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。如果再將農(nóng)村人口、產(chǎn)業(yè)布局、科技水平、市場(chǎng)信息、農(nóng)村政策等因素也加入進(jìn)行綜合分析，就可以對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合效益、農(nóng)村產(chǎn)業(yè)布局、農(nóng)村科技教育、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力分工分業(yè)、基本農(nóng)田保護(hù)、農(nóng)村企業(yè)發(fā)展、農(nóng)村醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展、農(nóng)村金融保險(xiǎn)業(yè)的發(fā)展等方面提出科學(xué)有效的建設(shè)性的建議，用于對(duì)解決“三農(nóng)”問(wèn)題、建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村、全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)等工作的管理、指導(dǎo)和決策。

　　二、GPS及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

　　GPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Positioning System）的英文縮寫(xiě)。GPS由空間星座、地面監(jiān)控和用戶(hù)設(shè)備三部分組成。GPS的空間星座部分是由24顆均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)的衛(wèi)星組成，在地球上任何地方、任何時(shí)刻都可以同時(shí)接受到來(lái)自4顆GPS衛(wèi)星所發(fā)射的空間軌道信息。監(jiān)控部分負(fù)責(zé)衛(wèi)星的監(jiān)控和衛(wèi)星星歷計(jì)算，它包括主控站和若干個(gè)注入站、監(jiān)測(cè)站。用戶(hù)設(shè)備是裝有計(jì)算機(jī)硬件和處理軟件的可以鎖定4顆以上的衛(wèi)星信號(hào)的接收機(jī)，用戶(hù)可以通過(guò)用戶(hù)設(shè)備接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，并通過(guò)對(duì)信號(hào)的處理而獲得用戶(hù)的位置、速度等信息，進(jìn)行導(dǎo)航和定位。

　　GPS的應(yīng)用很廣泛。主要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土地測(cè)量、交通定位、災(zāi)害救援等方面有廣泛應(yīng)用。農(nóng)業(yè)方面主要用于“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”，利用GPS進(jìn)行農(nóng)田信息定位獲取，如產(chǎn)量監(jiān)測(cè)、土樣采集等。在土地測(cè)量方面用于資源勘查、大地測(cè)量、土壤質(zhì)地變化測(cè)量、地表變化測(cè)量和地籍測(cè)量等。在交通方面用于對(duì)移動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行精確跟蹤定位，車(chē)輛的合理調(diào)度管理，電子地圖導(dǎo)航等。在救援方面用于報(bào)警、定位和搜索和救援。如地質(zhì)災(zāi)害、水旱災(zāi)害、氣象災(zāi)害、海洋災(zāi)害、森林火災(zāi)、環(huán)境污染等的測(cè)定。

　　GPS在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。主要是配合GIS和遙感技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田各種信息的定位，獲取相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出科學(xué)合理的管理決策。一是土壤養(yǎng)分分布的調(diào)查。用GPS接收機(jī)把在農(nóng)田中采集土壤樣品的位置精確地測(cè)定出來(lái)，輸入計(jì)算機(jī)，用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，可以繪出土壤樣品點(diǎn)位分布圖，進(jìn)行樣品檢測(cè)分析后，作為測(cè)土配方施肥的依據(jù)。二是監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量。把GPS接收機(jī)及配套的作物產(chǎn)量監(jiān)視器安裝在聯(lián)合收割機(jī)上，在收獲的同時(shí)可以計(jì)算出農(nóng)作物的產(chǎn)量及影響作物產(chǎn)量的相關(guān)因素，從而改進(jìn)耕作栽培和田間管理工作。在進(jìn)行田間施肥時(shí)，把GPS接收機(jī)安裝在施肥機(jī)上，依據(jù)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量數(shù)據(jù)，施肥機(jī)可以精確地根據(jù)農(nóng)田肥力、作物需要及化肥種類(lèi)進(jìn)行施肥，不僅可以保證作物的營(yíng)養(yǎng)需要，還能節(jié)約生產(chǎn)成本。三是精準(zhǔn)進(jìn)行田間管理。在農(nóng)作物生長(zhǎng)期，利用遙感圖像、GIS，可以準(zhǔn)確地測(cè)出田間生長(zhǎng)著的農(nóng)作物的綠度值，因?yàn)樽魑锓N類(lèi)及長(zhǎng)勢(shì)不同綠度值也不同，可以繪出作物色彩變化圖，據(jù)此確定不同作物和作物不同長(zhǎng)勢(shì)對(duì)環(huán)境條件的要求及促控措施，做到精準(zhǔn)管理。四是在應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行播種、施肥、除草、灌溉等工作時(shí)，應(yīng)用GPS差分定位技術(shù)可以減少重復(fù)作業(yè)和遺漏，節(jié)省種子、化肥和農(nóng)藥，避免肥害和藥害，降低生產(chǎn)成本，避免資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

　　三、RS及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

　　RS是遙感（Remote Sensing）技術(shù)的英文縮寫(xiě)。RS是應(yīng)用現(xiàn)代信息手段，從人們不可及的高度和距離拍攝的有用的信息像片或圖像。利用遙感像片我們可以遙測(cè)和辨別出很多信息，如水體、植被、農(nóng)田、居民區(qū)、廠礦、道路、山地等，甚至能夠辨別出更小的物體。大量信息的提取使遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，有近30個(gè)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用了遙感技術(shù)。如海洋資源調(diào)查、土地資源調(diào)查、植物資源調(diào)查、空間資源調(diào)查、考古測(cè)繪調(diào)查、環(huán)境條件監(jiān)測(cè)等。

　　近期遙感技術(shù)普遍應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)發(fā)展和國(guó)民生產(chǎn)之中。如把遙感、GIS和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)集成研制成功的“沙塵暴的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和沙塵暴的災(zāi)害影響評(píng)估系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了沙塵暴的定性、定量、定位的衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)與災(zāi)情評(píng)估。通過(guò)衛(wèi)星遙感建立的“森林及草原火災(zāi)監(jiān)測(cè)與管理信息系統(tǒng)”能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)、準(zhǔn)確定位火點(diǎn)地理坐標(biāo)、測(cè)算過(guò)火面積、計(jì)算林木和干草損失量。運(yùn)用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)海洋赤潮災(zāi)害、洪澇災(zāi)害等的發(fā)生、消長(zhǎng)情況。

　　RS技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用更為廣泛。農(nóng)業(yè)部從上世紀(jì)七十年代開(kāi)始開(kāi)展遙感的技術(shù)應(yīng)用。主要用于以下五個(gè)方面。一是農(nóng)業(yè)資源的調(diào)查。監(jiān)測(cè)耕地變化情況，土地開(kāi)發(fā)利用情況，東北黑土地保護(hù)利用現(xiàn)狀等。二是農(nóng)作物估產(chǎn)。如北方冬小麥遙感估產(chǎn)，東北春大豆播種面積及產(chǎn)量估測(cè)，南方水稻和棉花種植面積及產(chǎn)量估測(cè)等。三是生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)。全國(guó)水土流失狀況的監(jiān)測(cè)，北方土地沙漠化的監(jiān)測(cè)，西北地區(qū)水土流失情況的監(jiān)測(cè)等。四是自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)。如森林草原火災(zāi)監(jiān)測(cè)，草原旱災(zāi)、雪災(zāi)的監(jiān)測(cè)，北方冬小麥旱情監(jiān)測(cè)，蝗蟲(chóng)、草地螟等遷飛性害蟲(chóng)遷飛情況的監(jiān)測(cè)，有害生物入侵情況的監(jiān)測(cè)，冰雹、臺(tái)風(fēng)、寒潮、霜凍等災(zāi)害性天氣情況的監(jiān)測(cè)等。五是海洋漁業(yè)魚(yú)情、赤潮及海洋環(huán)境變化情況的監(jiān)測(cè)等。

　　四、AES及其應(yīng)用

　　AES是農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)（Agricultural Expert System）的英文縮寫(xiě)，又稱(chēng)為農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)。AES是運(yùn)用眾多農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)、技術(shù)、模型和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的資源、條件和生產(chǎn)方式、農(nóng)村政策，結(jié)合用戶(hù)提供的信息、數(shù)據(jù)和事實(shí)，模仿專(zhuān)家的思維方式，采用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)進(jìn)行整合、判斷、推理和表達(dá)，對(duì)用戶(hù)所提出的問(wèn)題給予專(zhuān)家水平的解答。AES是一種可以人機(jī)對(duì)話(huà)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要為農(nóng)業(yè)行政部門(mén)的生產(chǎn)管理者、技術(shù)推廣部門(mén)的業(yè)務(wù)服務(wù)者、農(nóng)業(yè)投入品和農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)營(yíng)者、從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基層干部和群眾提供咨詢(xún)服務(wù)，指導(dǎo)科學(xué)生產(chǎn)。

　　目前國(guó)內(nèi)外AES已有極大的發(fā)展，應(yīng)用范圍遍及農(nóng)業(yè)的各種產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。從大的方面看，有糧食生產(chǎn)、畜牧業(yè)、園藝特產(chǎn)業(yè)、林業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、庭院經(jīng)濟(jì)、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)、農(nóng)業(yè)科技教育、農(nóng)業(yè)管理體制等。從單方面的農(nóng)作物生產(chǎn)看，涉及到作物育種、耕作栽培、田間管理、病蟲(chóng)害防控、農(nóng)業(yè)機(jī)械選用、生產(chǎn)效益分析及農(nóng)產(chǎn)品加工等。

　　我國(guó)在AES的研究方面已經(jīng)取得了一批有影響的成果，研制出一批高效實(shí)用的系統(tǒng)軟件。中科院合肥智能所的“施肥專(zhuān)家系統(tǒng)”已推廣到全國(guó)100多個(gè)縣，中國(guó)農(nóng)科院土肥所的“小麥、玉米施肥專(zhuān)家系統(tǒng)”、作物所的“冬小麥新品種選育專(zhuān)家系統(tǒng)”和“玉米雜交種選育專(zhuān)家系統(tǒng)”也取得了很好的效果。我省長(zhǎng)春市農(nóng)科院的國(guó)家“863”課題“玉米栽培專(zhuān)家系統(tǒng)”也已在生產(chǎn)中運(yùn)用。

　　AES是農(nóng)業(yè)信息技術(shù)中的重要技術(shù)，它可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速推廣普及，也可以運(yùn)用單機(jī)聯(lián)網(wǎng)推廣，缺少條件的地方可以人工用電話(huà)查詢(xún)和復(fù)制光盤(pán)推廣應(yīng)用，特別困難的地區(qū)可以印成“明白紙”。

　　AES可以做成各種單項(xiàng)的生產(chǎn)、管理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于作物生產(chǎn)、農(nóng)田灌溉、作物施肥、品種選擇、病蟲(chóng)害防控、特業(yè)生產(chǎn)、畜牧業(yè)生產(chǎn)管理、環(huán)境控制、水土保持、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)、環(huán)境污染控制、自然災(zāi)害防控、生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益分析、財(cái)務(wù)運(yùn)行分析、市場(chǎng)分析、農(nóng)業(yè)機(jī)械選擇、農(nóng)業(yè)機(jī)械故障檢測(cè)與排除、農(nóng)村教育、農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移等眾多方面，具有生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)的主要農(nóng)作物的專(zhuān)家咨詢(xún)系統(tǒng)特別受到群眾的歡迎。AES還可以與國(guó)家各部委安排的智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用示范工程、金農(nóng)工程、農(nóng)業(yè)信息化項(xiàng)目等相結(jié)合，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

　　應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，把農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)與衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息技術(shù)和遙感技術(shù)相結(jié)合，可以極大地提高農(nóng)業(yè)信息技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的管理和應(yīng)用水平，必將在提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、提高農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)管理水平、加強(qiáng)農(nóng)業(yè)宏觀調(diào)控決策、增加農(nóng)民收入和建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮的巨大作用！